纳米医药 第9章-纳米中药.doc

第9章纳米技术在现代中药研究中的应用中医药学是我国传统优秀文化的瑰宝，经过数千年的积累形成了完整的理论体系，为中华民族的生存与繁衍作出了不可磨灭的贡献。但是，由于各种原因，中医药的发展严重地滞后于时代的发展，中医中药现代化的呼声日趋高涨。中国加入WTO后，对知识产权的保护将逐步与国际接轨，这意味着我国药品研究以仿制为主的局面将被彻底打破，而转向以独立自主开发为主的新的历史阶段。中药作为我国的特色，在人才、资源和市场等方面均拥有明显的优势。如何将各种高新技术实时地引入现代中药研究，充分发挥中药在临床治疗上的优势，提高我国中药产业综合技术水平、增强国际竟争力在当前形势下显得尤为紧迫。 9.1中药发展的机遇与挑战9.1.1 机遇 近年来，随着人类疾病谱和医疗模式的改变，对合成药物的局限性和毒副作用认识的不断深入，以及化学药物开发难度的增加，在全球“回归自然”潮流的推动下，人们对自身的保健意识在不断提高，在追求疗效的同时对用药的安全性提出了更高的要求，中医中药凭借其在防病治病、康复保健方面的疗效和相对较低的毒性，越来越受到世界各国人们的青睐，这也为中药在二十一世纪的生存和发展提供了更为广阔的空间。中国加入WTO不仅给我国整体医药工业带来严峻挑战，同时也为中药产业的发展提供了前所未有的机遇。目前，中药的知识产权保护已大大增强，我国的中药在资源、人才、知识储备等各个方面都有明显优势。因此在纳米技术发展的初级阶段，应及早将这一高新技术引入到著名传统中药品种的二次开发和创新中药的研制，突破传统中药的产业模式，发展全新的中药加工方法和中药剂型，这对于我国开发具有自主知识产权的中药新药，使中药产业在我国加入WTO后成为国民经济新的增长点，具有重要意义。9.1.2 挑战 世界植物药是一个巨大的市场，目前，在国际植物药市场容量约为160亿美元，而中国仅只占有约3%的份额，且大部分是原料和保健品。而德国、日本和韩国，由于重视新技术的应用，其产品具有较高的科技含量，因而在国际市场上的份额大大超过了中国。例如日本最大的植物药生产企业之一津村株式会社1999年的销售额为6.12亿美元，比同年我国出口的中药材、植物药提取物、中成药的总和5.16亿美元还高16%1。世界上上市植物药品种最多的国家之一的德国，其植物药销售总额到2000年为止约占欧洲植物药市场的 49%。韩国人参、银杏叶制剂每个品种销售额都超过1亿美元 ，在欧洲市场销售的浓缩人参汁或整参90%来自韩国2。但在类似的高销售额品种中难觅中国产品的踪影，不仅如此，我国每年还要花费上亿美元进口“洋中药”，这与我国具有发达的中医药体系和丰富的中药资源的传统中医药大国地位极不相称。这其中重要的原因就是我国中药制药领域综合技术水平的落后。尽管由于国家对中医药研究的重视和巨大投入，中药传统剂型丸、散、膏、丹的局面得到极大改观。但是从制剂学上讲，目前我国大部分中药制剂由于存在以下问题，仍很难进入国际主流医药市场：服用剂量大，生物利用度低；质量不稳定，缺乏可靠的质量标准；剂型单一，制剂工艺落后；中药的毒性、农残及重金属污染等问题。这固然与中药区别于化学药的最大特征成分的复杂性和作用的多靶点有关，我国制剂技术整体水平低下也是一个重要因素。如今，药物制剂正向着“三效”（高效、长效、速效）、“三小”（剂量小、毒性小、副作用小）、“三方便”（储存、携带、使用方便）的方向发展。中药的制剂技术落后很大程度上已成为我国中药走向国际的技术瓶颈，制约了我国的中药资源优势向产业优势的转化。要改变这一现状就必须将各种高新技术引入现代中药的研究，纳米技术就是其中之一。9.1.3 纳米技术对发展中药的意义随着科学技术的进步，大量新技术新方法的涌现，为中药现代化提供了有效的技术手段。在众多的新技术新方法中，纳米技术作为一门在0.1nm100nm空间尺度内操纵原子和分子，对材料进行加工、制造出具有特定功能产品的高新技术，被认为是“今后十年最可能使人类发生巨大变化的十项技术”之一。当颗粒尺寸进入纳米量级时，由于量子尺寸效应和表面效应，纳米材料呈现出许多新奇的物理、化学和生物学特性。因此，若能将药物的单元尺寸减小至纳米尺度，药物的活性和生物利用度等可能会得到大幅度提高。一般认为中药防病治病的物质基础来自于生物活性成分或活性化学组份，因此，医药学家的注意力主要集中在寻找具有各种生物活性的化合物上面。但是，生物机体对药物的吸收、分布、代谢、排泄是一个极其复杂的过程，中药制剂产生的药理效应不能唯一地归功于该药物特有的化学组成，还应与制剂的物理状态等密切相关。这就给人们一个启示：改变药物制剂的物理状态是提高药物疗效的另一有效方法3。被认为是二十一世纪支撑人类文明的三大核心技术之一的纳米技术，正在引爆一次新的产业革命。纳米技术向传统学科渗透，催生了诸如纳米材料学、纳米化学、纳米医学等众多新兴学科。通过检索19882000年美国专利中涉及纳米材料和纳米技术的专利可以发现，该类专利数正按指数方式增加，与生物医药相关的专利在该类专利中占据相当份额。从一个侧面说明纳米技术在医药领域的应用前景。在与生物医药相关的专利中，有关纳米药物储存、控释和靶向给药系统的专利又占据重要地位。9.2 纳米载药系统的特点纳米载药系统的出现是纳米技术与现代药剂技术结合的产物，它已成为现代药剂学研究的前沿，众多药物研究机构和跨国制药企业竞争的热点。它之所以引人注目，在于与传统剂型相比，纳米载药系统具有缓释、控释与靶向给药；提高生物利用度；降低毒副作用；增加药物的稳定性；丰富药物的剂型选择；减少用药量等优点。9.2.1 增强药物靶向性靶向性是纳米载药系统中一个十分重要的特点。增强药物的靶向性，可以通过两种方法来实现，一种方法是化学修饰方法，也就是所谓的前药(prodrug)原理，但这要求药物结构中具备可供修饰的合适功能基，而且还要保证修饰后药物对靶部位有较高的亲和性，因此具有一定的局限性。另一种方法是通过药剂学手段，将药物包裹于对靶部位具有特殊亲和性载体中。这种方法一旦建立就可以用于制备多种药物靶向制剂。选用不同的材料还可以获得不同靶向的制剂。中药是由多种有效成份组成的复杂体系，其作用具有多靶点的特性，因此中药的靶向性更为复杂。1肝脾肺靶向性肝脏存在丰富的网状内皮系统（RES），载药纳米粒在进入体循环后易被RES所捕获，利用肝脏kupffer细胞吞噬特性，可有效地增加药物对肝脏的靶向性。研究表明4，氟尿嘧啶(5-Fu)脂质纳米粒经注射给药后可明显改变药物的分布状态，药物主要浓集于肝脏，肝脏中5-Fu的浓度平均增加了一倍以上(从29.78%增加至67.3%)。血液中药物浓度较低，而对照组5-Fu水针剂，肝脏中5-Fu的浓度较低。RES在脾脏和肺也有较多的分布，所以载药纳米粒子对于脾脏和肺同样具有较强的靶向性5，6。许多中药的有效成份或有效部位，如从中华蟾蜍全皮中提取的华蟾素、从喜树中提取的喜树碱等，对肝癌等肿瘤具有显著的疗效，但这些药物在发挥抗癌作用的同时对其它非靶部位又具有较强的毒副作用。可以通过纳米制剂技术的应用增强其靶向作用而达到降低毒性的目的。2淋巴系统靶向性 毛细淋巴管管壁类似于毛细血管，由单层鳞状内皮细胞组成。这种薄薄的管壁使组织液的进出变得较为容易，大分子蛋白质甚至小的粒子也能自由进入毛细淋巴管。通过局部给药，纳米载药系统可通过组织间隙将药物传递到淋巴结中。这种对淋巴系统的靶向作用，有助于抗癌药物在淋巴结的蓄积而防止癌细胞的扩散，也可用于外科手术前诊断试剂在淋巴系统的定位。另外，对于经口给药的大分子药物如多肽或蛋白质，可以通过淋巴靶向作用提高其生物利用度7。通过对载体材料的修饰，可以实现非RES系统的靶向给药。利用亲水性高分子链段修饰等隐形技术、体外磁性导向技术等方法，可减少RES对纳米粒的吞噬，延长它们在体内的循环时间。阎家麒等8用两亲性聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺 (PEG-DSPE)修饰脂质体膜制备隐形脂质体，静注24h后，其中的35%以上剂量驻留在血液中，富含网状内皮细胞的肝脾组织只摄取不到10%;而不含PEG-DSPE的传统脂质体在血液中驻留不足10%，肝脾组织摄取了50 %以上。9.2.2 提高药物的生物利用度 随着粒径的减小，表面积的增大，纳米载药系统的生物利用度随之提高。肝素是临床常用的抗凝血药，由于其口服吸收差，半衰期短，一直被用于非胃肠道途径给药。为了克服上述缺点，用可生物降解的聚己内酯 (PCL) 和聚乳酸-乙醇酸共聚物 (PLGA)制备肝素聚合物纳米粒。动物实验表明，家兔灌胃给予肝素聚合物纳米粒600 IU/kg即显示较好的抗凝血活性，且作用时间较静脉给药的常规制剂长，其绝对生物利用度达到23%9。洋地黄毒苷聚己内酯在肾小球系膜细胞中经过30min、60min的孵育，游离洋地黄毒苷的吸收分别为（13.12.8）%和（20.06.8）%，而洋地黄毒甙聚己内酯纳米粒的吸收分别达到（17.44.9）%和（37.85.7）%10。中药剂型从传统的丸、丹、膏、散到目前的常规剂型均不同程度地存在生物利用度较低的问题，通常的解决方法是加大给药剂量，而这又带来毒副作用增大、病人顺应性差、资源浪费等一系列问题。而纳米技术的应用所产生的尺寸效应和表面效应等可使中药的生物利用度得到有效提高，有利提高中药临床治疗效应，同时减少病人的药物服用剂量，有利于消除因大剂量给药所产生的不良后果，因而具有十分重要的现实意义。9.2.3 缓释作用在纳米载药系统中，药物一般由载体材料所包裹，这些材料包括天然的脂质（如卵磷脂）、多糖（如壳聚糖）和人工合成的可生物降解的高分子聚合物（如聚氰基丙烯酸酯、聚乳酸）等。这些载体材料在体内经过溶蚀、代谢等途径才能将药物释放出来，药物从纳米粒子中释放的速率与载体的性质和用量密切相关。McCarron等11采用PLGA制备的聚合物纳米粒的释放实验显示，在开始的突释完成后，有一缓慢释放的过程，这个过程长达24h以上。载体材料通过适当修饰也可以改变各种纳米粒子的释药特性。Li等12用牛血清白蛋白(BSA)作为模型蛋白，用PEG修饰PLGA制备了BSA的PEG-PLGA纳米粒，静脉给药后，BSA的半衰期由原来在PLGA中的13.6 min变成了PEG-PLGA中的4.5h。药物从聚合物纳米粒中释放的机制可能通过：表面解吸附、粒子小孔扩散、聚合物整体扩散、吸水溶胀的聚合物扩散和聚合物溶蚀等不同机制13。中药的有效成份或有效部位同样也可以通过选择适当的辅料和制备工艺制成具有缓释功能纳米载药体系，延缓其在体内的释放、吸收和消除过程，从而达到稳定持久的血药浓度减少给药次数的目的。9.2.4 透过血脑屏障血脑屏障 (blood brain barrier，BBB)是由紧密连接的脑毛细血管内皮细胞所构成，其外层由星形细胞的足突组成的一层坚韧的胶质膜所覆盖，使得血液中的物质不能从细胞连接的空隙中通过。在病理状态下，BBB一方面可以防止血浆中的有害物质进入脑组织，对于维持中枢神经系统的正常功能有着重要意义；另一方面，它又阻止了各种药物如抗生素、抗肿瘤药及中枢活性药物（如神经肽）等进入脑组织，使脑部疾病的治疗变得较为困难。为了克服BBB对于治疗药物的屏障作用，人们尝试了各种办法，如调整渗透压、制成前药等，但都有一定的局限性。近年来，采用将药物制成聚合物纳米粒的办法，显示出较为理想的结果。Gulyaev14等将阿霉素的四种制剂：阿霉素的生理盐水溶液，阿霉素的生理盐水溶液加聚山梨酯80，阿霉素的聚丁基丙烯酸酯纳米粒和用聚山梨酯80修饰的阿霉素的聚丁基丙烯酸酯纳米粒，按含药5mg/kg给予大鼠静脉注射。结果表明，用聚山梨酯80修饰的阿霉素的聚丁基丙烯酸酯纳米粒在脑组织中的浓度达到了6g/g的水平，而其它三种制剂的浓度在检测限0.1g/g以下。药物的纳米粒子穿过BBB的机制可能为：在脑毛细血管中的滞留与附着，造成血管内外较高的浓度差，从而导致内皮细胞对药物的转运。表面活性剂的存在致使内皮细胞膜流动性的增加，使药物易于渗透进入脑组织。纳米粒子促使脑内皮细胞致密连接开放，而使药物以游离或与纳米载体结合的方式渗入脑组织。纳米粒子可以被内皮细胞以胞饮的方式进入脑组织。与纳米粒子结合的药物可以被内皮细胞层转运进入脑组织。聚山梨酯80用作修饰材料时能够抑制脑内的药物外输系统，特别是P-糖蛋白的作用15。中药透过血脑屏障机制的研究报道较少，有关中药纳米粒子透过血脑屏障的研究更少。讨某些中药的纳米粒子与血脑屏障间的作用，不仅有利于从机理上阐明中药的作用方式，同时也为中药制剂的临床应用提供有力的依据。9.2.5 增加药物的稳定性首先，纳米载药系统可以增加药物的化学稳定性。药物经过载体的包裹形成了较为封闭的环境，可有效地防止外界因素如光、热、湿及氧等引起的氧化、还原、水解、光解等化学变化所导致药物稳定性降低。其次，可以增加药物的生物稳定性，药物在到达作用部位前应保持其结构的完整性，特别是多肽和蛋白质类药物。而人体是一个非常复杂的生化体系，药物经过各种途径给药后，在消化道、血液中将面临各种酶的破坏，而纳米载药系统则可因载体的存在将药物相对较完整地输送到药物作用部位。中药由于其来源的特殊性，在其生产、贮存和使用过程中存在着较西药更为复杂的稳定性问题，而在纳米技术中药物大部分是以药物-载体形式出现，因而可大大提高中药制剂的稳定性。9.2.6 降低药物的毒副作用 纳米载药系统降低药物毒性的作用是与其上述的几种特性相辅相成的。药物纳米粒子的靶向性在增加局部药物浓度的同时降低了全身其它部位的浓度，从而大大降低了药物的全身性毒性。Losa等16将美替洛尔制成聚合物纳米囊的胶体分散液与普通的制剂具有相同的降眼压作用，但由于结膜对纳米囊的吸收较少，其阻断心血管受体的副作用如心动过缓等则大大降低。药物纳米化后，绝对吸收量的增加可以使给药剂量减少，同样可以达到降低药物毒副作用的目的。而药物纳米粒子的缓释作用，使得血药浓度的波动减小，从而提高药物的安全性。两性霉素B（Amphotericin B）属于多烯类的广谱抗真菌药，几乎对所有致病真菌都有良好的抗菌活性。但其不良反应多且严重，如发生急性寒颤、发烧、慢性肾功能损伤、造血系统损害等，这些不良反应的发生严重地制约了它在临床的应用。Espuelas17等将其制成两性霉素B的聚-己内酯纳米球，其急性毒性明显低于常规两性霉素B制剂Fungizone，前者LD50为27.95mg/kg，而后者为3.81mg/kg。且肾毒性大大降低。虽然中药通常被认为具有较小的毒性，但其中也有象吡霜、雷公藤等具有良好的疗效但同时又有较强毒副作用的品种，从纳米制剂技术上述特点来看，它在降低中药的毒性方面应大有可为。9.3 纳米技术在现代中药研究中的应用纳米载药系统是纳米技术与现代药剂学结合所产生的新兴技术，它所具有的药物缓控、释性和靶向性、提高药物的生物利用度、降低用药量、减少药物毒副作用等特性，已成为国际药物研制中的热点和前沿。纳米载药系统主要采用聚合物纳米粒、固体脂质纳米粒、脂质体和微乳等载药系统。利用纳米载药系统的优势，开发中药纳米新制剂，可望解决中药剂型存在的生物利用度低等问题。目前研究开发的纳米载药系统对中药新剂型研究在一定程度上具有可移植性。同时，由于纳米载药系统中诸如微乳技术、固体脂质纳米粒中的高压乳匀技术等已较为成熟，将这些技术应用于中药纳米新剂型的开发，技术上是可行的。但总的说来，仍处于起步阶段。中药作用的物质基础来自于中药中的活性成分，这些化学成分可能是某单一化合物(即有效成份)，也有可能是所提取的某一有效部位或有效部位群，有些中药甚至以全药入药。对于从中药中提取的单一有效成份如紫杉醇、喜树碱等而言，其纳米化制备类似于合成药，因而其研究在技术上相对较易实现。纳米载药系统在这方面的应用已有大量报道，目前这类药物已有多种制剂进入临床研究阶段。从目前的情况来看，可以大量获得单一有效成份的中药并不多，这就意味着纳米载药系统在这一层次上的应用受到一定限制。而以中药有效部位为主要活性成份的制剂占有相当比例，这一方面体现了中药多成份、多靶点的特点，同时具有原料较有效成份容易获得，成本相对低廉的特点。因此，以有效部位作为纳米载药系统在中药研究中的切入点无疑具有更现实的意义。对于中药有效部位，由于其组成的多样性其纳米化制备是较复杂的，要研究的问题还很多。利用其结构或性质相近的特点选择适当的辅料和工艺，使其多组分同时实现纳米化，可能是解决问题的途径之一。对于中药(植物、动物和矿物)的全药，由于组成复杂且性质差异较大，实现纳米化的方法除超细粉碎以外有待进一步开发。9.3.1 超细粉碎粉碎是中药材加工最常用的方法之一。随着科学技术的进步，新的粉碎机械不断涌现，粉碎所能达到的粒度越来越小，使中药粉末的粒度由细粉的尺度10m1000m进入到超细粉的尺度0.1m 10m。经过超细粉碎的中药材，最直接的效应就是由于表面积增大而导致的药物吸收增加，相应地生物利用度得到提高，服用剂量减小，资源的利用率提高。超细粉碎的基本原理就是应用粉碎机械做功以各种方式(撞击、气流等)产生的巨大冲击力和剪切力使原料破碎成细微的粒子。目前，超细粉碎应用较多的方法是气流粉碎、振动磨粉碎、搅拌磨粉碎等，上述粉碎设备一般均与超细分级设备联合使用。气流粉碎是用高速气流来实现干式物料超微粉碎的方法。原料经过粗粉碎、细粉碎后进入气流粉碎机进行超微粉碎。利用高速的超音速气流使固体物料加速，通过粉碎室内的粉碎喷嘴，喷射超音速气流，使粉碎物料在气流高速冲击以及粉料互相撞击下达到粉碎的目的。在上升气流的作用下被粉碎物料进入分级室进行分级，分级后粗颗粒返回粉碎室继续粉碎。振动磨和搅拌磨一般应用比表面积较大(如粒径为几毫米)耐磨的材料作为介质，利用介质的惯性或介质与原料剧烈的相对运动产生冲击力和相互的研磨达到粉碎的目的。 超细粉碎可显著增加药材中有效成份的溶出。例如，普通决明子药材水煎煮 提取15min后，大黄酚的提取率只有7.6(以索氏提取器为100计)，而经不同条件超微粉碎后决明子的提取率分别提高到69.7、57.1、32.418。超细粉碎在中药制剂中的应用范围正在不断拓宽。灵芝含有丰富的氨基酸和微量元素，具有激活免疫功能、抗肿瘤、抗血栓等作用，超微粉碎后，灵芝孢子破壁率可达95%以上，疗效发挥更加完全。李春华等19利用振动磨粉碎方法得到了色泽好、品质高、无污染、粒径在5m10m的珍珠超细粉体。张兰英等20采用超细粉碎技术对原生药材进行微粉化，制成的糖泰胶囊和芩连胶囊经动物实验证明，与传统粉碎技术制备的制剂比较可明显提高其药效。但是，超细粉碎在中药研究中的应用还存在一些问题，首先，中药材的超细粉碎虽然能使原料的粒径达到0.1m10m的超细尺度，但大部是分布1m10m左右。如何批量、稳定、经济地获得0.1m1m的细粉是一个尚待研究的技术问题。其次，经过超细粉碎后原料的粒子具有较高表面能，极易产生团聚现象，化学不稳定性增加。如何克服团聚，使中药材的超细粉能够稳定地用于后续的制剂，是我们所面临的另一课题。另外，相当一部分中药材中含有许多无效成分，如植物中的纤维素、鞣质等，对这些物质的超细粉碎显然是没有意义的，用什么样的原料进行超细粉碎，是全药、有效部位还是有效成份？对于以全药入药的中药，超细粉碎具有广泛的应用价值，而对于中药有效部位和有效成份，可根据需要既可采用超细粉碎技术，也可采用其它较超细粉碎更有效的技术如聚合物纳米粒、脂质体、微乳等方法对其实现纳米化处理。9.3.2 聚合物纳米粒 聚合物纳米粒是以人工合成或天然的可生物降解的高分子材料为载体制成的粒径为11000nm的载药系统。聚合物由于结构的可修饰性，在纳米载药系统的研究中占有重要的地位。药物包裹于载体材料中所形成的高分子纳米粒可以改变药物的体内分布，具有控释和靶向特性，增加药物的稳定性，提高药物的生物利用度。纳米粒在进入体循环后主要被网状内皮系统（RES）所吞噬，这为治疗RES系统丰富的器官和组织如肝、脾、骨髓的疾病创造了条件。另一方面，对于非RES系统的靶向给药，可以通过亲水性高分子链段修饰等隐形技术、抗体包裹技术或体外磁性导向技术等方法，减少RES系统对纳米粒的吞噬，延长体内的循环时间。目前，作为聚合物纳米粒的材料有聚乳酸（PLA）、聚乙交酯（PLG）、聚氰基丙烯酸酯系列（PCA）、聚己内酯（PCL）、聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）、白蛋白、凝胶和壳聚糖等。制备方法主要有高分子分散法和单体聚合法两大类，包括溶剂乳蒸发法21、超临界流体法22、界面聚合法23、盐析法等。详见本书第5章。Storm等24用可生物降解的聚酸酐制备的喜树碱聚合物经颅内植入，可显著延长神经胶质瘤大鼠的存活时间：对照组17天，3.8%卡莫司丁聚合物23天，20%喜树碱聚合物25天，50%喜树碱聚合物69天(P0.001)。且在体内喜树碱从聚合物(含药20%和50%)中持续释放时间均在1000 h以上。聚合物粒子经过适当的修饰，还可制成能根据人体昼夜节律的变化而发挥作用的脉冲给药系统和自调节给药系统，如pH反应性的25及糖反应性26的给药系统。也可修饰成受外界条件调节控制的给药系统如磁控制27、热控制28、超声控制给药系统29等等。9.3.3 固体脂质纳米粒固体脂质纳米粒（SLN）是由固体脂质制备的粒径在50nm1000nm的纳米载药系统。SLN常温下为固态，非毒性的表面活性剂如泊洛沙姆、卵磷脂等可用来稳定其结构。可采用已成熟的高压乳匀法进行制备，该工艺适用于工业化生产。另外，这种方法不使用有机溶剂，可以避免因有机溶剂残留而导致的潜在毒性。同时，SLN还具有药物控释和靶向特性，较高的载药量，改善药物的稳定性等优点。用于SLN制备的类脂材料有各种饱和脂肪酸如硬脂酸、棕榈酸、癸酸及其三酰、（或二酰、单酰）甘油酯；表面活性剂有各种卵磷脂、泊洛沙姆系列、聚山梨醇酯、胆酸类、丁醇等。SLN的制备方法有超声或高剪切乳匀法30、高压乳匀法31、溶剂乳化蒸发法32、微乳法33等。详见本书第6章。陈大兵34以硬脂酸为载体材料制备了长循环的紫杉醇Brij固态脂质纳米粒(Brij-SLN)和Poronic F68固态脂质纳米粒(F68-SLN)，延长了紫杉醇于体内的滞留时间，小鼠静注 Brij-SLN、F68-SLN和常规注射剂后，紫杉醇在体内消除半衰期分别为4.89h，10.06h和1.36h。而且生物利用度也较紫杉醉注射剂有较大提高，Brij-SLN和F68-SLN的AUC分别为18.51和19.86，而紫杉醇注射剂的AUC为10.64。9.3.4 脂质体脂质体是由天然磷脂为主要成分构成的脂质双分子层结构，其亲水性部分形成膜的内外表面，而亲脂性部分处于膜的中间，膜壁厚度约为5nm7nm，封闭所形成囊的直径一般在在几十纳米到几十微米之间。脂质体用于药物载体的研究已经有三十余年的历史，技术已相对成熟。脂质体载药系统同样具有药物的缓释和靶向特性，增加药物在体内外的稳定性，降低药物的毒性，提高药物的治疗指数等作用。与其他载药系统相比，脂质体所具有的结构可修饰性使开发具有特殊功能的载药系统如靶敏感脂质体35、隐形脂质体36、免疫脂质体等成为可能。纳米尺度的脂质体具有较高的稳定性。20nm50nm的单层脂质体进入人体后，能增加药物在靶区的聚集，并能延长其在血液中的半衰期。脂质体的制备方法主要有超声分散法、微乳法、注入法及逆相蒸发法等。详见本书第6章。脂质体用于中药制剂中的研究有一些报道。张中冕等37制备了猪苓多糖脂质体并进行抗肝转移癌的研究，结果表明，脂质体包裹同等剂量的猪苓多糖能显著减少转移性肝癌的结节数目 ( 0.01)。丁玉玲等38制备了人参皂甙复层脂质体，粒径分布为0.7m 1.2m，并具有良好的稳定性。采用适当的脂质材料还可以制备成靶向性脂质体。例如用含有pH敏感基团的脂质如二油酰磷脂酰乙醇胺 (DOPE)等制备的pH敏感脂质体不仅可增加脂质体的靶向性39，还可使其具有长循环特征40。用PEG修饰可制成温度敏感脂质体41、通过单抗与脂质体连接可制成免疫脂质体42。并可联合应用制备具有双重功能的脂质体如pH敏感的免疫脂质体43等。这些研究为中药脂质体的研究提供了广阔的思路。药质体系药物通过共价键与脂质结合形成脂质前药，再按上述制备方法得到脂质纳米粒。在药质体中，药物与脂质形成的复合物既是活性成份又是载体，因而具有良好的生物相容性，可有效提高药物对生物膜的穿透能力。通过制备中药药质体的方法可有效促进某些中药的吸收，从而达到提高其生物利用度的目的。9.3.5 微乳 微乳由油、水、表面活性剂和助表面活性剂四部分组成，是一种粒径在10nm100 nm之间的乳滴分散在另一种液体中形成的各向同性的热力学稳定的胶体分散系统。表面活性剂的量一般至少在10%以上。微乳液中同时存在水相和油相，具有良好的溶解性能，既能溶解非极性的疏水性药物，又能溶解极性的亲水性药物。根据油相和水相及乳化剂的性质和配比的不同，分别能形成油包水 (W/ O)和水包油 (O/W)两种微乳液形式。因此，微乳作为纳米载药系统，可以增加难溶性药物的溶解度，增强水溶性药物的稳定性，提高药物的生物利用度，同时使药物具有缓释功能，降低药物的毒性。如Brime等44制备的两性霉素B微乳，其半数致死量较常规制剂提高近一倍：微乳2.9mg/kg，常规制剂1.5mg/kg。理论上讲微乳的制备不需要外力做功，在实际制备中只需常规搅拌即可，从而避免了象高速搅拌、高剪切及高温等剧烈的条件，有效防止不耐高温药物的降解，并适合于工业化的制备。微乳具有较高的扩散性和皮肤渗透性，因而在透皮吸收制剂的研究方面受到极大关注。详见本书第4章。微乳技术在中药的外用制剂中具有较广阔的应用前景，吴永良等45将含有红花、川芎、乳香、没药、当归、樟脑、冰片等成分的油搽剂制备成外用的稳定的微乳剂型。注射用的中药乳剂如榄香烯乳注射液46、薏以仁注射用乳剂47等已有研究和应用报道，但注射用中药微乳尚未见报道。根据微乳的特点，制备注射用的中药微乳应该是可行的。9.3.6 固体分散体 固体分散体是指运用固体分散技术将药物高度分散于惰性的载体中，形成一种以固体形式存在的分散体。药物在载体中以分子聚集体、微晶或无定形形式存在，粒径可达到1nm100nm。固体分散技术可显著增加难溶性药物的溶出，提高其生物利用度。ER-34122是一种新的脂氧合酶和环氧化酶的双重抑制剂，但其水溶性非常差。Kushida等48将其制备成羟丙基甲基纤维素(HPMC)的固体分散体，其溶解速度和溶出率均显著高于其物理混合物和纯化合物。动物药代动力学实验表明，固体分散体的达峰浓度(Cmax)和药时曲线下面积(AUC)均较纯化合物增加约100倍。 近年来，随着高分子材料科学的发展，具有各种功能的辅料被用于固体分散技术中，其应用领域得到极大的拓展。单纯应用水溶性的辅料如聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇（PEG）、尿素等可以改善难溶性药物的溶出。加入难溶性的高分子材料如乙基纤维素以及其它辅料如硬脂酸等可以使制备的固体分散体具有缓释的特征。同时水溶性药物也可采用这种方式制备其缓释剂型，扩大了固体分散技术的应用对象。采用肠溶性的辅料如丙烯酸树酯、羟丙基甲基纤维素等可以制备定位于小肠释放的固体分散体。固体分散体常用的制备方法有共沉淀法、熔融法49和溶剂熔融法50，近年来一些新的方法也被用于固体分散体的制备，如超临界流体技术51等。固体分散体为中间剂型，制备成固体分散体的药物可根据需要进一步制成片剂、胶囊、滴丸等下游制剂。 固体分散技术在中药的研究有着较广泛的应用，用于制备固体分散体的一般为中药的有效成份和有效部位。水飞蓟宾(silibinin) 是菊科植物水飞蓟(Silybum marianum Gaertn.)果实中的一类黄酮成分，具有保肝、降血脂、抗氧化等诸多药理活性，但由于它难溶于水，口服生物利用度低。邓莉等52以尿素、PVP、泊洛沙姆188等为载体，用熔融法和共沉淀法制备水飞蓟宾固体分散体，显著提高了水飞蓟宾的溶解度和溶出速度。水飞蓟宾的平衡溶解度为0.040 mg/ml；水飞蓟宾-PVP(1:4)固体分散体、水飞蓟宾-泊洛沙姆188（1:5）固体分散体、水飞蓟宾-尿素（1:4）固体分散体的平衡溶解度分别为1.741 mg/ml，20.66 mg/ml，0.604 mg/ml。固体分散体由于制备工艺相对简单而效果明显已引起国内中药生产企业的广泛关注，并在临床上有广泛的应用。如复方丹参滴丸已经作为处方药品进入俄罗斯、韩国、阿联酋等国家。9.3.7 分子包合物 分子包合物主要指的是环糊精包合物。环糊精（cyclodextrin , CD）是由612个葡萄糖分子的以-1，4糖苷键相连形成的低聚糖化合物。常见的环糊精有-CD、-CD、-CD，分别由6、7、8个吡喃葡萄糖组成。环糊精的结构为内径0.6nm1.0nm环状中空的外亲水内疏水的圆筒状分子。形状和大小适合的亲脂性分子或基团能进入空腔，通过弱相互作用力形成超分子包合物。这种结构形成了真正意义上的分子包合体，这种超分子体系与原来作为客体化合物的药物相比，一方面可改善药物的多种理化性质和提高药物的生物活性，如增加药物的水溶性和稳定性，提高靶向性，促进透膜吸收，减少毒副作用和刺激性，提高生物利用度等作用53，另一方面环糊精分子使药物处于纳米级的分散状态，扩大了药物的吸收面积，并且具有缓释的效果54。天然环糊精由于水溶性较小，其使用范围受到了限制。为了克服该缺点，人们对其衍生物进行了大量的研究。环糊精衍生物（CDDs）是将空腔结构中朝向外侧的伯羟基和仲羟基经过不同取代而得到的。按水溶性的不同可分为亲水性衍生物、疏水性衍生物、双亲性衍生物和可离子化型衍生物。不同的衍生物具有不同的性质，以达到控制释药速率和时间的作用。许多从中药材中提取的有效成份和有效部位为疏水性物质，环糊精分子的内疏水外亲水结构可显著地增加这些物质的溶解度。齐墩果酸的-CD包合物可使它的溶解度提高12倍，累积溶出率增大6倍55。挥发油是中药中常用的一类活性化合物，但由于其高挥发性使其应用受到限制，利用环糊精分子的包合功能可有效地克服这方面的缺点。缬草油是中药痉痛定的主要成分之一，但其挥发性强，对光和热不稳定，且油状液不易制粒。采用-环糊精包合后，在加速试验的条件下其稳定性明显提高56。环糊精不仅可以单独用于制备纳米载药系统，也可与其它纳米载药系统联合应用，以达到进一步提高疗效，降低毒性的目的。例如经过修饰的脂质体可以将药物输送到特定部位而具有明确的靶向性，但它对疏水性药物的载药量受到限制。而环糊精可以增加疏水性药物的的溶解性但无任何靶向性，二者同时使用则可达到取长补短的效果57，58。环糊精在聚合物纳米载药系统中的应用也可得到类似的结果。可以预期，这些技术在中药疏水性有效成份或有效部位的应用同样会取得良好的效果。9.4 纳米中药研究中的几个问题中药纳米载药系统的研究需要多种高新技术的集成。从原料的处理、活性成分的分离纯化、纳米载药系统的制备、剂型的研究到中药新药临床前研究中的制剂稳定性以及安全性评价等方面，每一步都相对独立但又互相关联，只有把握好每个环节才有可能最终获得能充分体现“纳米效应”的纳米中药制剂。如图9-1所示。1中药活性成分的提取分离 用于纳米载药系统的中药活性成分的质量应该是稳定可控的。这就要求在提取与纯化过程中，尽可能充分利用现代中药的提取纯化方法如半仿生提取、超声提取、超临界流体萃取、大孔树脂吸附、膜分离等技术，在药理活性指导下得到原药的有效成份、有效部位或有效部位群，为提高药物纳米化的有效性和质量的可控性打下基础。2中药纳米载药系统的表征建立适合中药纳米载药系统的表征技术。详见本书第3章。建立中药纳米载药系统的储存技术，纳米粒子的稳定性是中药纳米新剂型研究的重要内容，也是中药纳米载药系统真正发挥“纳米效应”的关键。中药原料的前处理中药纳米载药系统的制备化剂 型 研 制纳米中药新药的临床前研究和临床研究纳米中药药理学、毒理学初筛评价系统高分子纳米粒固体脂质纳米粒微 乳脂 质 体胃肠道给药片剂、胶囊、乳剂等静脉、肌肉注射剂透皮透粘膜的喷剂、乳胶、凝胶、栓剂等稳定性质量标准等药学研究药理学毒理学研究大孔树脂分离技术超临界萃取技术膜分离技术超细粉碎技术其它.其它.其它.其它.有效成分有效部位（群）图9-1 中药纳米载药系统的实现途径3中药纳米载药系统的剂型研究 根据中药纳米载药系统的特点，结合适应症的要求，研究和建立一套与中药纳米载药系统相匹配、能最大限度发挥中药制剂“纳米效应”的制剂技术。研究制定相应的质量标准。4中药纳米载药系统药理学和毒理学研究 纳米中药的安全性评价极为重要，应根据所选中药有效成份和药理学作用机理，建立中药纳米载药系统的药理学和毒理学评价体系。研究不同粒径的中药纳米粒子、中药纳米新剂型对中药的生物利用度、毒理学、药效学、药代动力学等的影响，用于中药纳米载药系统的研究。5中药纳米载药系统的产业化开发着重解决中药有效部位或有效成份纳米化的工业化制造技术和质量控制技术，研究中药纳米新剂型的技术经济可行性问题。虽然在欧美，以纳米载药系统开发的多个纳米药物已经上市或进入临床研究阶段，但在中药纳米载药系统研究的初期，所选择的研究对象最好是自身存在着缺陷如溶解性差、生物利用度低、毒性大等，而这种缺陷可以通过纳米制备技术的引入加以解决。从现有情况看，纳米中药仍有大量基础工作要做，当前迫切需要解决的问题有： 中药活性成分理化性质的差异对纳米载药系统制备的影响； 中药纳米载药系统的载药量； 中药纳米载药系统的质量标准； 纳米载药系统用于复方中药时可能出现的问题； 中药纳米载药系统的稳定性； 中药纳米载药系统对中药药理作用多靶点性的影响； 中药纳米载药系统的安全性评价，其中包括对制备纳米载药系统的新辅料的评价。 总之，在中药研制中引入纳米制剂技术，研究和开发纳米新剂型，利用纳米载药系统的优势，解决目前中药常规制剂存在的某些问题，对提高我国中药产业的国际竞争力具有重要意义。但中药由于其组成及生理活性的复杂性毕竟不同于化学合成药的研究，纳米技术在此领域的应用还处于起步阶段，可供借鉴的经验不多，这就需要我们扎实工作，积累经验，逐步建立起与中药纳米载药系统相关的各种技术，为实现中药现代化提供有力的技术支持。参考文献1 孙宪民，任平从日本津村株式会社的发展看我国中药产业面临的挑战世界科学技术，2001，34：73752 余泳华天然植物药的市场现状及对策林产化学与工业，2002，22（1）：8286 3 徐辉碧，杨祥良，谢长生纳米技术在中药研究中的应用中国药科大学学报，2001，32(3)：161l654 于波涛，张志荣，曾仁杰肝靶向氟尿嘧啶类脂纳米粒的研究药学学报，2000，35 (9)：700705 5 Calvo P, Gouritin B, Brigger I, et al. 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